CN112187850B - 一种基于opc协议的远程控制系统及控制方法 - Google Patents

一种基于opc协议的远程控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法,包括包括OPC客户端、OPC中间件、OPC服务器和底层硬件。本申请基于OPC技术,采用远端更新的方法,方便了管理者同时管理多个底层硬件,通过服务器/客户端的方式,可以将OPC客户端的配方更新至应用程序OPC中间件中,同时应用程序OPC中间件定时上传当前底层硬件的各项数据,方便远程查看当设备状况。

Description

一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及设备管理领域,具体涉及一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法。
背景技术
OPC统一框架(OPC Unified Architecture,简称OPCUA)是一种独立于操作平台的协议,具有可靠的数据通讯和安全机制,并将设备的各种数据节点定义为对象以描述复杂的过程和系统,来支持设备复杂的数据结构。
工业生产中,由于大多数机床操作工不具备专业的数控知识,通常需要管理者控制管理。管理者可能要同时管理多台设备,拥有一套完善的远程管理系统将极大程度上提高工作效率。远程管理可以更换当前配方,设置刀补等等。
发明内容
本发明的目的提供一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法,解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本发明的一个方面,一种基于OPC协议的远程控制系统,包括OPC 客户端、OPC中间件、OPC服务器和底层硬件;
OPC客户端,用于远程连接所述OPC服务器并通过指令控制机床;
OPC中间件,用于添加OPC客户端和所述OPC服务器,同时用于所述OPC 客户端对所述OPC服务器进行通讯和操控;
OPC服务器,用于接收和监测所述底层硬件的订阅数据,同时接收并反馈所述OPC客户端发送的指令;
底层硬件,用于执行所述指令,同时定期上传硬件所述订阅数据;
所述OPC客户端可有多组,所述OPC服务器也可有多组,任一组所述OP C客户端通过所述OPC中间件通讯连接多组所述OPC服务器,多组所述OPC 客户端可通过所述OPC中间件通讯连接任一组所述OPC服务器,所述底层硬件与所述OPC服务器连接。
在某些实施方式中,所述OPC中间件包括C++库和Python库;
Python库,用于接收操作指令并添加配置变量;
C++库,包括上传接口和回调函数,所述上传接口用于连接并接收所述P ython库的操作指令,所述回调函数用于解析操作指令并向所述底层硬件进行反馈。
在某些实施方式中,所述C++库采用QT CREATOR编译器,所述C++库导入所述Python库的接口通过sip的方式;所述Python库使用所述C++库时,需要在需在环境变量中添加库路径。
在某些实施方式中,所述OPC客户端与所述OPC服务器的通讯方式采用数据订阅的异步通讯方式。
在某些实施方式中,所述Python库通过AddCmdAndStateNode的方式, 将配置文件中需要订阅各项被添加到所述OPC服务器上;所述C++库调用Up dateData接口,定时的更新所述OPC服务器上的数据,时间由所述配置文件设定。
在某些实施方式中,所述OPC客户端的指令通过dataChangeNotificationCallback向所述Python库发送。
在某些实施方式中,当时监听所述底层硬件的数据变化时,所述OPC服务器接收变化数据并通过所述回调函数解析数据发送至所述OPC客户端。
在某些实施方式中,所述配置文件包括固定配置文件和选定配置文件,所述OPC服务器定期主动向所述OPC客户端上传所述固定配置文件的数据,所述OPC服务器需手动向所述OPC客户端上传所述选定配置文件的当前所有数据。
根据本发明的另一个方面,一种基于OPC协议的远程控制系统的控制方法,包括以下步骤:
OPC服务器安装OPC中间件;
OPC客户端通过数据订阅的方式异步通讯连接所述OPC服务器;
所述OPC服务器添加底层硬件;
所述OPC服务器更新并监测所述底层硬件的订阅数据;
所述OPC中间件向所述OPC客户端上传所述订阅数据;
所述OPC客户端向所述OPC中间件下发数据指令;
所述OPC中间件解析所述数据指令并反馈至所述底层硬件。
在某些实施方式中,OPC中间件数据订阅的方法,包括:
OPC中间件编写C++库;
导出Python库的数据接口;
创建所述Python库项目;
所述Python库项目导入所述OPC中间件;
在所述Python库中添加配置数据;
调用所述Python库的数据接口向所述C++库上传订阅数据;
所述C++库向OPC客户端上传所述订阅数据;
当OPC服务器监听到所述订阅数据发生变化;
所述C++库接收所述OPC客户端下发的指令;
所述C++库调用回调函数解析所述指令并向底层硬件反馈。
在某些实施方式中,OPC服务器添加底层硬件的方法,包括:
在OPC服务器添加新的通道;
在所述通道上添加新设备;
绑定所述新设备的IP;
选择所述新设备的导入项;
启动OPC客户端。
本发明提供的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法基于OPC技术,采用远端更新的方法,方便了管理者同时管理多个底层硬件,通过服务器/客户端的方式,可以将OPC客户端的配方更新至应用程序OPC中间件中,同时应用程序OPC中间件定时上传当前底层硬件的各项数据,方便远程查看当设备状况。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法的结构框图;
图2为本发明的一种实施方式的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法的OPC客户端与OPC服务器的连接结构框图;
图3为本发明的一种实施方式的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法的通讯结构示意图;
图4为本发明的一种实施方式的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法的控制过程流程图;
图5为本发明的一种实施方式的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法的数据订阅流程图;
图6为本发明的一种实施方式的一种基于OPC协议的远程控制系统及控制方法的添加硬件流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图,对本发明 进行进一步详细的说明。
如图1所示:一种基于OPC协议的远程控制系统,其特征在于,包括: OPC客户端1、OPC中间件2、OPC服务器3和底层硬件4;
OPC客户端1,用于远程连接OPC服务器3并通过指令控制机床;
OPC中间件2,用于添加OPC客户端1和OPC服务器3,同时用于OPC客户端1对OPC服务器3进行通讯和操控;
OPC服务器3,用于接收和监测底层硬件4的订阅数据,同时接收并反馈 OPC客户端1发送的指令;
底层硬件4,用于执行指令,同时定期上传硬件订阅数据;
OPC客户端1可有多组,OPC服务器3也可有多组,任一组OPC客户端1 通过OPC中间件2通讯连接多组OPC服务器3,多组OPC客户端1可通过OPC 中间件2通讯连接任一组OPC服务器3,底层硬件4与OPC服务器3连接。
如图2所示:OPC客户端1包括OPC客户端11、OPC客户端12、OPC客户端13等多组客户端,OPC服务器3包括OPC服务器31、OPC服务器32、OPC 服务器33等多组服务器,OPC客户端11可以同时连接OPC服务器31、OPC 服务器32、OPC服务器33等多字服务器,OPC服务器33也可以同时接收来自OPC客户端1包括OPC客户端11、OPC客户端12、OPC客户端13等多组客户端的指令。
OPC协议的优点在于一个OPC客户端1可以连接一个或多个OPC服务器 3,而多个OPC客户端1也可以同时连接同一个OPC服务器。即为一台有OPC 服务的数控该系统可以在远端有多个控制者;一个控制者可以通过网络控制多个数控设备,极大程度上方便了管理。
如图3所示:OPC协议是一套标准的针对于硬件设备的驱动程序,有统一的接口标准。OPC协议包含在OPC中间体中。OPC协议可以使用不同管理系统的客户端,一个管理员可以通过MES系统的客户端通过OPC协议互联网接口连接OPC服务器3,另一个管理员同时可以通过PI系统的客户端连接通过 OPC协议互联网接口连接OPC服务器3,同时如CNC数控机床、机器人和扫码枪等底层硬件4也可通过OPC协议连接添加到OPC服务器3中,从而使得OPC 客户端1可以远程接收底层硬件4的数据和发送控制指令。
如图4所示:本实施例提供的一种基于OPC协议的远程控制系统的控制方法,包括以下步骤:
S1.OPC服务器3安装OPC中间件2;
S2.OPC客户端1通过数据订阅的方式异步通讯连接OPC服务器3;
S3.OPC服务器3添加底层硬件4;
S4.OPC服务器3更新并监测底层硬件4的订阅数据;
S5.OPC中间件2向OPC客户端1上传订阅数据;
S6.OPC客户端1向OPC中间件2下发数据指令;
S7.OPC中间件2解析数据指令并反馈至底层硬件4。
OPC通讯有两种方式:同步通讯和异步通讯。
同步通讯时,OPC客户端1对OPC服务器3进行相关操作时,OPC客户端 1必须等到OPC服务器3对应的操作全部完成以后才能返回,在此期间OPC 客户端1一直处于等待状态。
异步通讯时,OPC客户端1对服务器进行相关操作时,OPC客户端1操作后立刻返回,不用等待OPC服务器3的操作,可以进行其他操作。当OPC服务器3完成操作后再通知OPC客户端1。
如图5所示:本申请中OPC客户端1与OPC服务器3的通讯方式采用数据订阅的异步通讯方式,其中OPC中间件2数据订阅的方法,包括以下步骤:
S201.OPC中间件2编写C++库;
S202.导出Python库的数据接口;
S203.创建Python库项目;
S204.Python库项目导入OPC中间件2;
S205.在Python库中添加配置数据;
S206.调用Python库的数据接口向C++库上传订阅数据;
S207.C++库向OPC客户端1上传订阅数据;
S208.当OPC服务器3监听到订阅数据发生变化;
S209.C++库接收OPC客户端1下发的指令;
S210.C++库调用回调函数解析指令并向底层硬件4反馈。
其中,OPC中间件2包括C++库和Python库;
Python库,用于接收操作指令并添加配置变量;
C++库,包括上传接口和回调函数,上传接口用于连接并接收Python库的操作指令,回调函数用于解析操作指令并向底层硬件4进行反馈。
整个OPC中间件以Python语言编写主体的Python库,以C++语言编写辅助的C++库,编写OPC C++库时,采用QT CREATOR编译器,导入PYTHON 接口通过sip的方式。Python库使用所述C++库时,需要在需在环境变量中添加库路径。
Python库通过AddCmdAndStateNode的方式,将配置文件中需要订阅各项被添加到OPC服务器3上;C++库调用UpdateData接口,定时的更新OPC 服务器3上的数据,时间由配置文件设定。
AddCmdAndStateNode()是Python语言中添加变量的函数,通过AddCmdAndStateNode,将配置文件中需要订阅各项被添加到服务器上。
通过调用UpdateData接口,定时的更新服务器上的数据,时间由配置文件设定,其中UpdateData()是窗口函数,用来刷新数据。
OPC客户端1的指令通过dataChangeNotificationCallback向所述Python库发送,其中dataChangeNotificationCallback()函数是变量值发生改变时的回调函数。
如图6所示:本申请中OPC服务器3添加底层硬件4的方法,包括:
S301.在OPC服务器3添加新的通道;
S302.在通道上添加新设备;
S303.绑定新设备的IP;
S304.选择新设备的导入项;
S305.启动OPC客户端1。
实施例1
当前系统程序启动后,根据固定配置文件,每隔固定时间,底层硬件4 主动上传当前系统的数据到OPC服务器3中,包括主轴电流,主轴温度,主轴速度,当前工件偏移等,还包括当前加工时间,总共加工时间等。
同时,一些特定的选定配置文件只有在操作者需要上传时才上传给OPC 客户端1,如扫码功能。当打开扫码枪页面,输入员工号,选择事件类型,填入对应数据,选择上传,则上传一次当前页面的数据至OPC客户端1,同时包含当前配方,刀具寿命,刀具半径等等。如果不点击上传,并不会将当前页面的内容告知客户端。
OPC客户端1收到当前上传数据后,可通过下发消息的方式给与界面回应。下发命令包括四部分:
CncMesMeg:下发消息
MesRepChg:更换配方
McsVarUpd:更新共变数
McsRadUpd:修改刀补
1)下发消息:OPC客户端1中的CMD.MSG_ID写上编号,CMD.MSG_TXT 写上下发的消息,CMD.EVENT写上CncMesMeg,OPC中间件2可以弹出消息框。
2)更换配方:OPC中间件2配置文件中指定远程配方文件的路径,OPC 客户端1中的CDM.RECIPE写为15.NC,CMD.EVENT写上MesRepChg,应用程序段可见当前加载配方变为15.NC。
3)更新共变数:OPC客户端1中的CMD.MARCO_VAR写上M6:0.02,CMD. EVENT写上McsVarUpd,OPC中间件2共变数页面可查看M6更新至0.02。
4)修改到刀补:OPC客户端1中的CMD.TOOL_RADIUS写上R2:0.002, CMD.EVENT写上McsRadUpd,OPC中间件2刀具页面可查看刀具半径更新至0. 002。
以上所述仅是本发明的优选方式,应当指出,对于本领域普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干相似的变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于OPC协议的远程控制系统,其特征在于,包括:OPC客户端(1)、OPC中间件(2)、OPC服务器(3)和底层硬件(4);
OPC客户端(1),用于远程连接所述OPC服务器(3)并通过指令控制机床;
OPC中间件(2),用于添加OPC客户端(1)和所述OPC服务器(3),同时用于所述OPC客户端(1)对所述OPC服务器(3)进行通讯和操控;
OPC服务器(3),用于接收和监测所述底层硬件(4)的订阅数据,同时接收并反馈所述OPC客户端(1)发送的指令;
底层硬件(4),用于执行所述指令,同时定期上传硬件所述订阅数据;
所述OPC客户端(1)有一组或多组,所述OPC服务器(3)也有一组或多组,任一组所述OPC客户端(1)通过所述OPC中间件(2)通讯连接多组所述OPC服务器(3),多组所述OPC客户端(1)通过所述OPC中间件(2)通讯连接任一组所述OPC服务器(3),所述底层硬件(4)与所述OPC服务器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的远程控制系统,其特征在于,所述OPC中间件(2)包括C++库和Python库;
Python库,用于接收操作指令并添加配置变量;
C++库,包括上传接口和回调函数,所述上传接口用于连接并接收所述Python库的操作指令,所述回调函数用于解析操作指令并向所述底层硬件(4)进行反馈。
3.根据权利要求2所述的远程控制系统,其特征在于,所述C++库采用QT CREATOR编译器,所述C++库导入所述Python库的接口通过sip的方式;所述Python库使用所述C++库时,需要在需在环境变量中添加库路径。
4.根据权利要求3所述的远程控制系统,其特征在于,所述OPC客户端(1)与所述OPC服务器(3)的通讯方式采用数据订阅的异步通讯方式。
5.根据权利要求4所述的远程控制系统,其特征在于,所述Python库通过AddCmdAndStateNode的方式,将配置文件中需要订阅各项被添加到所述OPC服务器(3)上;所述C++库调用UpdateData接口,定时的更新所述OPC服务器(3)上的数据,时间由所述配置文件设定。
6.根据权利要求5所述的远程控制系统,其特征在于,所述OPC客户端(1)的指令通过dataChangeNotificationCallback向所述Python库发送。
7.根据权利要求6所述的远程控制系统,其特征在于,当时监听所述底层硬件(4)的数据变化时,所述OPC服务器(3)接收变化数据并通过所述回调函数解析数据发送至所述OPC客户端(1)。
8.根据权利要求5所述的远程控制系统,其特征在于,所述配置文件包括固定配置文件和选定配置文件,所述OPC服务器(3)定期主动向所述OPC客户端(1)上传所述固定配置文件的数据,所述OPC服务器(3)需手动向所述OPC客户端(1)上传所述选定配置文件的当前所有数据。
9.一种应用权利要求1-8任一项所述的远程控制系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
OPC服务器(3)安装OPC中间件(2);
OPC客户端(1)通过数据订阅的方式异步通讯连接所述OPC服务器(3);
所述OPC服务器(3)添加底层硬件(4);
所述OPC服务器(3)更新并监测所述底层硬件(4)的订阅数据;
所述OPC中间件(2)向所述OPC客户端(1)上传所述订阅数据;
所述OPC客户端(1)向所述OPC中间件(2)下发数据指令;
所述OPC中间件(2)解析所述数据指令并反馈至所述底层硬件(4)。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,OPC中间件(2)数据订阅的方法,包括:
OPC中间件(2)编写C++库;
导出Python库的数据接口;
创建所述Python库项目;
所述Python库项目导入所述OPC中间件(2);
在所述Python库中添加配置数据;
调用所述Python库的数据接口向所述C++库上传订阅数据;
所述C++库向OPC客户端(1)上传所述订阅数据;
当OPC服务器(3)监听到所述订阅数据发生变化;
所述C++库接收所述OPC客户端(1)下发的指令;
所述C++库调用回调函数解析所述指令并向底层硬件(4)反馈。
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